Классификация и основные свойства

Бактерии – это одноклеточные организмы растительной природы, размеры которых колеблются в пределах от 0,3 – 0,5 до 8 –10 мкм (10^–6 см). Так, возбудитель туляремии имеет размер от 0,7 до 1,5 мкм, а сибирской язвы – от 3 до 10 мкм. Масса одной клетки при размере в 2 –3 мкм составляет 3 · 10^–9 мг. Подсчитано, что в 1 мл жидкой рецептуры может содержаться более 550 млрд. бактерий. Размножение бактерий происходит путем их деления. При благоприятных условиях бактериальная клетка делится на две через каждые 20 – 30 мин. По внешнему виду различают три основных формы бактерии: шаровую (кокки), палочковидную и извитую. Типичными представителями бактерий являются возбудители сибирской язвы, туляремии, чумы, холеры и др. Отдельные болезнетворные бактерии в процессе жизнедеятельности вы­деляют продукты, обладающие токсическими свойствами – токсины (яды белкового характера). Бактерии весьма чувствительны к воздействию высо­кой температуры, солнечного света, резким колебаниям влажности и дезин­фицирующим средствам; сохраняют достаточную устойчивость при пони­женных температурах до –15 – 25º С. Некоторые виды бактерий способ­ны покрываться защитной капсулой или образуют спору. Микробы в споро­вой форме обладают очень высокой устойчивостью к высыханию, недостат­ку питательных веществ, действию высоких и низких температур и дезинфи­цирующих средств.

Вирусы – особый класс микроорганизмов, открытый Д.И. Ивановским в 1892 г. Размеры вирусов колеблются в пределах от 10 –20 до 200 – 300 нм (10^–9 м), т.е. 0,3 мкм. Это самые мелкие микроорганизмы. Отличительной особенностью вирусов является неспособность к самовоспроизведению вне организма. Вирусы способны жить и размножаться только в живых клетках, поэтому они являются клеточными паразитами. Вирусы обладают высокой устойчивостью к низким температурам и высушиванию. Солнечный свет, особенно ультрафиолетовые лучи, а также температура выше 60º С и дезин­фицирующие средства (формалин, хлорамин и др.) действуют на вирусы гу­бительно. Различают три вида вирусов:

1 – вирусы бактерий (бактериофаги);

2 – вирусы, поражающие высшие растения;

3 – вирусы, патогенные для человека и животных.

В природе существуют две формы вирусов: 1 – кубовидная, 2 –палочковидная. Вирусы являются причиной более 200 заболеваний, пред­ставители вирусов – возбудители таких инфекционных заболеваний, как оспа, желтая лихорадка, венесуэльский энцефаломиелит лошадей (ВЭЛ).

Риккетсии – своеобразная группа микроорганизмов, которая по своим морфологическим, культурным и биохимическим свойствам занимает про­межуточное положение между вирусами и бактериями. Размеры риккетсий колеблются от долей микрометра до нескольких микрометров. По внешнему виду, строению и величине риккетсии приближаются к бактериям, в то же время подобно вирусам они являются внутриклеточными паразитами и не растут на искусственных питательных средах, а размножаются и растут только на живых тканях. Возбудители Ку-лихорадки, пятнистой лихорадки Скалистых гор, сыпного тифа и других болезней представляют группу риккетсиозных забо­леваний. Риккетсии спор не образуют, устойчивы к высушиванию, замора­живанию и колебаниям относительной влажности воздуха, достаточно чувствительны к действию высоких температур и дезинфицирующих средств. Риккетсиозы передаются человеку в основном через кровососущих членисто­ногих.

Грибки – очень обширная и разнообразная группа мельчайших орга­низмов, относящихся к низшим растениям и не имеющих хлорофилла. По физиологическим свойствам они близки к бактериям, но их строение более сложное, чем у бактерий, а способ размножения (споры по 2 – 3 мкм) носит специфический характер. Длина клеток грибков достигает размеров 100 и бо­лее мкм. Среди грибков имеются как одноклеточные виды (дрожжи), так и многоклеточные организмы. В военных целях наиболее вероятно применение микроорганизмов, вызывающих такие заболевания, как кокцидиодомикоз, бластомикоз, гистоплазмоз и др. Грибки могут образовывать споры, обладающие высокой устойчивостью к замораживанию, высушиванию, действию сол­нечных лучей и дезинфицирующих средств. По мнению иностранных спе­циалистов, грибки могут применяться для нанесения ущерба сельскому хо­зяйству.

Микробные токсины – продукты жизнедеятельности некоторых видов бактерий, обладающие в отношении человека, животных крайне высокой токсичностью. Попав с пищей, водой в организм человека, животных, эти продукты вызывают очень тяжелые поражения (интоксикацию), часто со смертельным исходом. В жидком состоянии токсины быстро разрушаются, в высушенном виде сохраняют свою токсичность в течение длительного вре­мени, устойчивы к замораживанию, колебаниям относительной влажности воздуха и не теряют в воздухе своих поражающих свойств до 12 часов. Раз­рушаются токсины при длительном кипячении и воздействии дезинфици­рующих средств. Многие токсины в настоящее время получены в чистом ви­де (ботулинический, дифтерийный, столбнячный). Наибольшее внимание за­рубежных специалистов привлекают ботулинический токсин и стафилокок­ковый энтеротоксин, которые в настоящее время отнесены к ХО. Токсины обладают высо­кой биологической активностью. Так, смертельная доза ботулинического токсина составляет 0,005 – 0,008 мг. Однако при ингаляционном пути пораже­ния, как считают зарубежные специалисты, смертельные дозы для человека будут значительно большими.

Химические вещества, предназначенные для уничтожения посевов и древесной растительности. В последние годы внимание военных специали­стов обращено на такие разновидности средств ведения биологической войны, как токсины, гербициды, дефолианты и десиканты. Эта группа средств из-за своих ярко выраженных токсических свойств занимает промежу­точное положение между биологическими средствами и отравляющими ве­ществами. Так, токсины представляют собой высокоядовитые белковые со­единения бактериальной, растительной или живой природы. Наибольшую опасность представляют экзотоксины, являющиеся продуктами жизнедея­тельности бактерий. Гербициды, дефолианты и десиканты являются типич­ными представителями химических соединений, применяются для уничтоже­ния сорняков, опадания листвы и высушивания растительности. По боевому назначению четких различий между этими веществами нет. Массовое при­менение данной группы средств в военных целях приводит к стерилизации почвы и отмиранию растительности, а их побочный токсический эффект ведет к поражению людей и животных. Применение гербицидов в больших количествах в Южном Вьетнаме привело в 1963 г. к отравлению 2000 чело­век (из них 80 со смертельным исходом), а в 1969 г. – 28500 человек (500 со смертельным исходом).

Гербициды проникают в растения через листья и корни, нарушают процесс усвоения углеводов и тем самым ростовые процессы. Современная микробиологическая наука и практика располагают огромными потенциальными возможностями для массового получения микроорганизмов и токсинов. Этому во многом способствует развитие производства антибио­тиков, вакцин, ферментов и других продуктов метаболизма микробов.

Перечисленные свойства основных микробиологических групп дают общее представление о внутреннем строении, размерах и особенностях жизнедеятельности микроорганизмов, но не позволяют в достаточной степени понять опасность того или иного вида возбудителей. Поэтому каждый вид БС дополнительно характеризуется показателями периода полураспада, ин­кубационного периода, продолжительности выведения из строя и смертно­сти.

Анализ данных характеристик показывает, что наибольшую опасность в случае применения представляют возбудители сибирской язвы, туляремии и желтой лихорадки. Именно эти виды БС будут наносить массовые смертель­ные поражения. В свою очередь, возбудители бруцеллеза, Ку-лихорадки, ВЭЛ и кокцидиодомикоза будут использоваться в целях временного выве­дения из строя личного состава. Тем не менее длительность лечения этих за­болеваний существенно сказывается на боеспособности частей, подвергших­ся биологическому нападению.

В настоящее время особое внимание военных специалистов обращено на группу микроорганизмов, способных разрушать военные материалы и технику. Так, средствами генной инженерии могут быть созданы принципи­ально новые возбудители инфекционных заболеваний и токсины, отвечаю­щие требованиям, предъявляемым к оружию несмертельного действия (ОНСД). Препятствием к разработке и внедрению средств этого типа явля­ются действующие международные соглашения. Среди новейших концепций ОНСД особое место занимает концепция использования последних достижений биотехнологии, особенно генной и клеточной инженерии.

В ходе исследований, направленных на разработку новых биоматериалов, очистки биологическими методами окружающей среды, экологически чистой утилизации оружия и военной техники, зарубежные ученые добились определенных результатов в теории и практике использования мик­роорганизмов и продуктов их жизнедеятельности. Они могут быть положены в основу разработки потенциально эффективных средств ОНСД. Так, в США и других странах созданы и экспериментально опробованы при очистке загряз­нений на военных объектах и ликвидации аварий нефтетанкеров и морских буровых платформ бактериальные штаммы и другие микроорганизмы, эффективно разлагающие нефтепродукты (конверсирующие углеводороды нефти в жирные кислоты, усваиваемые природными микроорганизмами), что открывает возможность для "заражения" хранилищ горюче-смазочных мате­риалов противника с тем, чтобы сделать находящееся там топливо непригод­ным. Весь процесс может занять несколько дней. Бактерии, утилизирующие смазочные материалы, могут вызывать также заклинивание двигателей внут­реннего сгорания, закупорку их топливопроводов и систем подачи топлива.

В ходе работ по экологически чистой утилизации сокращаемых ракет средней и меньшей дальности в США успешно применялись биологические (с помощью микроорганизмов) методы разложения перхлората аммония (компонент твердого ракетного топлива). При "заражении" такими микроор­ганизмами боевых ракет противника в их твердотопливном наполнении могут возникать раковины, полости, области с неравномерными характеристиками, что может привести к взрыву ракеты на старте или к значительному откло­нению траектории ее полета от расчетных параметров.

Кроме того, в США разработаны микробиологические способы снятия с военных объектов старых лакокрасочных покрытий. В определенной сте­пени это может быть использовано в интересах создания ОНСД.

Известно большое число микроорганизмов и насекомых, способных оказывать вредное воздействие на элементы электронных и электротехниче­ских устройств (разрушение изоляции, материалов печатных плат), заливоч­ных компаундов, смазку и приводы механических устройств. Зарубежные специалисты не исключают, что можно получить микроорганизмы, у которых эти свойства развиты настолько, что позволят использовать их в качестве ОНСД. Для утилизации бракованных интегральных схем в США, например. выделен штамм бактерий, разлагающих арсенид галлия. Известно немало биометаллургических процессов, в которых с помощью микроорганизмов из бедных руд и отвалов извлекают ценные металлы (включая уран).

Кроме того, в результате работ, проводимых в интересах министерства обороны США в области биотехнологии, получен определенный опыт по ее использованию в области средств защиты. В частности, ведутся работы, на­правленные на создание самообеззараживающихся материалов для инди­видуальной и коллективной защиты, биоматериалов, защищающих от лазер­ного излучения, дегазирующих биоматериалов для нейтрализации вредных веществ, улучшения баллистической защиты и маскировки, фоточувствительных материалов и покрытий для снижения сигнатур объектов, биосен­соров для обнаружения и идентификации в реальном времени химических веществ, дешевых постоянных растворов для стойких токсичных веществ, избирательных обеззараживающих и чистящих веществ, дешевых и безопас­ных для окружающей среды методов обеззараживания, защитных покрытий и маскирующих мазей.